设计金星城市面临三大难题
不过,在此次总决赛的押题上,队员们还是有点儿小“失误”,拿到题目后,比赛“最大结构单位直径不能超过13米”的要求让他们有些措手不及。虽然他们此前也准备了地面设施相关的方案,但是并没有考虑到具体的尺寸要求,这就导致很多设计思路不得不推倒重来。
按照比赛要求,在尺寸有所限制的前提下,他们需要在温度高达近500摄氏度的金星表面建造一座城市,不仅要照顾到1万人的日常起居,还要满足500个流动人口的活动需求。这也意味着,队员们至少需要解决三个难题:如何在这么小的尺寸内通过重复结构基元的方式达到最大的使用面积;如何将温度降至宜居范围;另外,流动人口的进出涉及到的升压、降压问题也需统筹规划设计。
为了让使用面积达到最大化,中国学生在设计时采用了“圆拱+聚落”的方式:整座城市由7个聚落组成,其中6个聚落为居民区,1个聚落为工业区,每个居民区聚落包含100多栋住宅、诊所、商场、能源补给站等基本设施。
居民区的住房则采用“圆拱”形设计,十一学校的孩子们创造性地把传统长方体住房改造成底面积为扇形的住房,通过调整开窗角度和窗户形状,解决曲面表面积利用率不高的问题。这样设计下来,一个人的住房面积能保证维持在20平方米到40平方米之间,一个圆拱结构能够容纳12到18个人。
在圆拱空间利用上,十一学校的队员们也有着充足的考虑。因为顶部是弧形,因此顶层2米范围内地板底面积会比较小,该区域如果供人类活动会比较拮据,队员们便将其打造成了房子的“基本功能区”,用于下水系统的收集、控温、垃圾处理、排线、走管道等。若干个圆拱结构组合在一起,组成一个聚落的基本脉络。最终,整个设施共由860多个圆拱组成,以六边形蜂巢的形状排开,直径在1公里左右,基本能够涵盖所有的城市功能。
国际合作既要坚持也要妥协
此次全球总决赛,十一学校的12个队员是与来自美国、印度、罗马尼亚三个国家的代表队组成了一个航天企业。队员们在某些方面感受到了与国外学生配合的难度,也深刻了解了在国际合作中需要提升的能力和技巧。
在最开始拿到设计要求时,几方在城市的结构问题上就产生了分歧:到底是用圆拱一样的半球还是做成隧道一样的长条?在十一学校的学生们看来,半球力学性质最稳定,虽然比赛没有要求最稳定的结构,但从设计思想上来说,肯定越稳定越好;而长条形的构造不仅结构不稳定,而且容易带来空间利用率低、城市效率低等问题。本着最优设计的原则,中方队员不肯让步,最终用数据说服了对方,拿到了设计思路的主导权。